直流电路设计实验报告

3.6直流电路设计性实验

3.6.4实验数据的记录、电路分析及数据处理

1将微安表改装成为多量程电流表。

改装电路为图3.6.1

①用惠斯通电桥测i R并求i R

∆。设计电路如图3.6.2

lim 0.2%(500)0.2%(2130500) 5.26

E CR C

=+=⨯+=

6.55

Ri

∆===Ω

()

21307

Ri

∴=±Ω

②用数字电压表及电阻箱测量微安表满偏时实际电流值Im。见图3.6.3

当微安表满偏时，数字电压表和电阻箱上的示值如下：

③ 根据Ri 、M I 估算出12R R 、的值

由()4

221/10

M M R R I R I ++= ()312/10i M M R I R R I ++=

可得：()

33

1/10102130100.67/10(10100.67)23.8i M M R R I I =-=⨯-=Ω

219214.6R R ==Ω

④ 对改装好的量程进行初较。见图3.6.4（a ）（b ）

每个量程均在20、40、60、80、100等5格刻度处进行校准，根据数据判断改装后的双量程是否符合1.5级标准。(R 为精密电阻，视校正量程而定

测量数据如下表：

从上表可以看出改装后的双量程表符合1.5级标准

2用多种方法测微安表内阻 ① 比较法。见图3.6.5

双置开关分别放于C1、C2上即可分别测出电阻箱和微安表两端电压。比较如下

注：i

i R R R i i R

U R U U R R R U ⨯=⇒=

不确定度推导：ln ln ln ln i i R R R U U R =-+

ln ln 11

,i i i i R R R R i

i

R R U U U U R R ∂∂⇒

==-∂∂∆⇒

=

i i 0.050.03mv 0.03802mv 0.050.03mv 0.047195mv

R R R R U U U U ∆∆ ＝％＋＝且＝％＋＝

i 2144.0 5.87R ∴∆Ω＝

()i 21446R ∴±Ω＝

② 伏安法。见图3.6.6

直接用数字电压表测微安表两端电压。测量结果如下

不确定度推导

ln ln ln U R R R U I I R

∆=⇒=-⇒=0.05%0.030.05%64.070.030.0620.1U U mV

I A

μ∆=+=⨯+=∆=

2135.077.41R ∴∆=Ω

()21357R ∴=±Ω

比较法与伏安法的比较分析：

伏安法比比较法的不确定度大一些，说明比较法比伏安法更精确一些。伏安法中由于电表本身电阻的影响以及人读数的不准都使测量误差加大而比较法中电流的影响在U/R 相除中可抵消，且测量的数据由数字电压表和电阻箱直接给出所以人为误差较小。

③ 用自组变形桥测量。

设计电路如图3.6.7

测量时调节R 使K 闭合时微安表的示数不变，这时

12i R r r R = ——（1） 12

r

r 即为比率臂； 然后调换微安表和电阻箱，同样调R 使K 闭合时微安表示数不变，这时

'

12i

r R r R = ——（2） 综合（1）（2）

，可得i R 测量结果如下：R=2173Ω 230/R ∆=Ω格

R ’=2120Ω 200/R ∆=Ω格

i 2146.34R ∴Ω

不确定度推导：(

)1ln ln ln '2i i i R R R R R ∆=+⇒=

12i lim 0.2/r '21200.9877

r 2146.34

0.20.987723045.440.2%(500)0.245.75R s C R d

R C R s E CR C R ∆=∆=∆∆=∴∆=⨯⨯Ω

=+=⨯⨯Ω∴∆==Ω

＝＝＝＝％（0.98772173＋5000.9877）＝5.28

同理可得R ’的不确定度'R ∆=39.85Ω

2146.330.28i R R ∆==Ω

()215310i R ∴=±⨯Ω⎡⎤⎣⎦

3.6.5总结与思考

总结：

1开始实验时，闭合开关后用电器均无任何反应，经检查后确定连线无错误，于是我想到了用万用表排查的方法，检测出一根导线断路，经更换后电路工作正常。这个经历让我对电路突然产生了兴趣，实验室可以考虑开设电路排查方面的实验。

2做自组变形桥实验的时候，我设计了两种电路，一种是数据处理中提到的，令一种电路

图如下

但是，测量数据时，无论滑动变阻器放在什么位置，闭合开关K 微安表都不动。我用数

字电压表测量两桥中点的电压差发现是有数值的，调节滑动变阻器可以使电压表示数为零或

接近零，此时测出了R 和R ’的值分别为2130.1和2138.9，计算得i R ＝2134.4Ω，但因为无法测量灵敏域所以无法计算不确定度。可能这种设计本身存在缺陷，也可能是我操作过程有误，总之未达到理想结果。 思考题：

1用惠斯通电桥测量微安表内阻时，为了时微安表不超载需要降低电源电压，可以用分压电路也可用限流电路，如果用限流电路，请估算需要多大的限流电阻？

答：电源电压为1.5V ，电桥平衡时干路电流最大不能超过200微安，所以总电阻应大于7500Ω，估算电桥总电阻为1500Ω，所以限流电阻不能小于6000Ω 2用电桥测A μ表内阻与测一般电阻更需要注意哪些问题？

答：应注意流过微安表的电流不能超过电流表的量程，防止打表，还有注意电流流向，确保电流从电流表的正极流入。

3测微安表内阻时，微安表的示值大小对测量的准确度有无影响？

答：无影响。因为检流计的偏转只与桥臂中点的电位差有关，只要电桥平衡则检流计不偏转，与微安表的示数无关。

4测微安表满偏电流时为什么不采用将数字电压表并接在微安表两端的方法测量呢？